热成像诊断疾病

世界各地的研究人员正在使用红外(IR)摄像机捕捉和记录皮肤上的温度变化，以用于医疗诊断。通过分析图像，研究人员收集代谢和血管活动的信息，以识别生理上的异常变化。

热成像被用于研究许多疾病，这些疾病的皮肤温度可以反映底层组织中存在炎症，或由于临床不规则而导致血流增加或减少。目前，许多医生使用热成像摄像机来检测一些疾病，如关节炎、重复性劳损、肌肉疼痛和循环问题。

缓解疼痛
类风湿性关节炎是一种慢性自身免疫性疾病，可影响手、手腕、脚、膝盖和肩膀。关节炎关节的温度往往高于非关节炎关节，所以热成像可以帮助医生评估和监测疾病早期引起的炎症。

图1：踝关节炎症时，炎症关节(左侧)的最大皮肤温度高于非炎症关节(右侧)。照片由东芬兰大学提供。

在波兰的Bialystok理工大学的自动控制和机器人部门，Agnieszka Wasilewska显示了如何用FLIR E60BX热扫描相机捕获的图像如何揭示发炎和健康的组织区域之间的统计学意义差异。结果可能使医生能够评估类风湿性关节炎患者中的炎症。

来自东芬兰大学的Roope Lasanen也证实了红外热成像(IRT)检测关节炎症的能力。在最近的一项研究中，Lasanen评估了使用FLIR A325热成像相机捕获的红外图像显示儿童膝关节和踝关节炎症的能力(图1)。结果显示，炎症的踝关节皮肤表面温度显著升高，但炎症的膝关节没有。这说明IRT可用于踝关节炎症的检测。然而，还需要进一步的研究来确定它是否可以检测膝盖的炎症。

热成像也可以用来诊断肌肉运动损伤。由于肌肉损伤引发炎症过程，炎症产生热量，可以通过评估红外图像的温度梯度来衡量炎症程度。马德里理工大学体育运动科学学院的Manuel Sillero Quintana试图建立IRT评估此类伤害的能力。他和其他研究人员使用FLIR T335红外摄像机拍摄的热图像，测量受伤和未受伤区域的皮肤平均温度和最高温度。结果与急诊室医生的诊断进行了比较。结果表明，IRT可能是一个合适的支持工具，为从业者提供额外的信息来识别运动损伤。

图2：与手机相连的低成本热感摄像机可以追踪一个人的呼吸速度。照片由伦敦大学学院提供。

随着热成像相机性能的不断提高，可安装在手机上的低成本热成像相机将为诊断成像带来新的机遇。事实上，在伦敦大学学院(UCL)，研究人员已经开发出一种软件，可以让安装在手机上的热感摄像机追踪一个人的呼吸速度。(图2)这种类型的移动热成像可用于监测独居老人、怀疑有睡眠呼吸暂停的人或有婴儿猝死综合征风险的婴儿的呼吸问题。

由Nadia Bianchi-Berthouze领导的伦敦大学学院的研究人员说，软件与低成本FLIR ONE热成像相机相结合，在模拟真实世界运动和温度变化的测试中分析呼吸速率时表现良好。尽管传统的摄像机可以用来追踪呼吸，研究人员说它们在弱光条件下不能很好地工作。除了检测呼吸问题，热感摄像机可能还能检测到与疼痛或压力相关的细微的呼吸异常，然后发送提示，帮助个人放松和调节呼吸。虽然目前该软件还不能实时估计呼吸频率，但Bianchi-Berthouze正在努力整合这一功能，并测试这一过程的算法。

图3:面部温度可以用热成像相机测量，它与心理工作量密切相关。这种效果在鼻子周围最为明显。当人们完成难度增加的任务时，面部温度会降低。图片由诺丁汉大学提供。

UCL的研究与其他证据相结合，即热敏摄像机可以用作测量应力的工具。例如，诺丁汉航天技术研究院大学的研究人员也表明，面部温度与心理工作量强烈相关（图3）。诺丁汉的研究人员发现，随着参与者进行增加的难度的任务，这种效果在鼻子周围的鼻窦上方最为明显，并且面部温度降低。结果表明，当人们专注于任务时，随着自主神经系统接管，他们的呼吸率发生变化。由于精神需求增加，因此可能还有从面部到脑皮层的血流转移，但这是进一步研究的主题。

用于红外线的传染性
感染性皮肤病是可以使用热成像技术的另一个区域。在柏林查理医学院微生物学和卫生研究所，Angela Schuster和她的同事表明，IRT可以评估称为TungiaSis的皮肤侵扰，这导致皮肤炎症。TungiaSis是由跳蚤引起的跳动皮肤表面，然后挖入表皮。然后跳蚤深入，进入上部真皮，从血管喂养。

使用FLIR T660bx相机捕捉了一个tungiasis患者的脚的热成像图像。结果表明，tungiasis病灶周围的温度明显高于足部的中位温度。研究人员认为，这项技术可能被用于诊断热带地区流行的tungiasis和其他传染性皮肤病的隐藏和非典型表现。

第二,情感
一些研究人员正试图了解热成像是否可以确定个人的情绪状态。在格拉纳达大学，研究人员分析了接触到他们所爱的人的主题的热差异，并从国际情感图像系统中显示图像，是用于研究情感和注意的标准化图片数据库。

结果表明，当一个人看到自己所爱的人的照片时，身体周围特定区域的温度最高会升高2摄氏度。更有趣的是，热成像系统显示，当激情增加手和脸周围的温度时，同理心(或将自己置于他人位置的能力)降低温度，尤其是鼻子的温度。

热成像技术的最新进展导致生产低成本，更紧凑，较便宜的热成像相机。这些轻质相机的紧凑设计将使它们可用于各种医学成像系统。实际上，很可能是许多这样的相机将用于识别疾病，而热选显相机系统将被用作现有临床诊断程序的辅助程序。